自動化キャビネットおよびパネルへのプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) の設置と接続
プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) は、技術的なプロセスとオブジェクトを自動化するために使用される特殊なタイプのコンピューターです。
PLC (英語の略語 — (PLC) プログラマブル ロジック コントローラー) という用語は、1971 年に Allen-Bradley USA のエンジニア、オド ジョセフ ストルガーによって導入されました。彼は、PLC プログラミング言語の統一においても重要な役割を果たしました。
アルゴリズムを制御システムに適用する場合、通常、論理演算と、センサー、アクチュエーター、およびマンマシン インターフェイスとの特別な通信構成が必要です。
PLC の重要な機能は、リアルタイム動作です。これは、特定の時間間隔内のリクエストに対するシステムの応答を保証する特別なマイクロプロセッサの使用によって保証されます。
PLC は通常、温度、湿度、ほこり、電磁放射、放射線などの不利な外部条件下で動作します。したがって、一般的な家庭用コンピュータは制御として使用されませんでした。
2007年からロシアに。特別なプログラマブル コントローラ GOST R IEC 61131-1-2016 が発効しています。
PLC のベースとなるのは、 マイクロコントローラー — シングルチップアーキテクチャを備えた特殊なマイクロプロセッサ。マイクロコントローラーは、チップセットやマザーボードがなくても、オペレーティング システムがなくても動作します。ただし、このモードは主に単純なローカル オートメーション システムで使用されます。複雑なシステムでは、特殊なオペレーティング システムの制御下で十分に強力なプロセッサが使用されます。
目的、デバイス、PLC の種類の詳細については、ここを参照してください。 プログラマブルロジックコントローラーとは
PLC の種類は非常に豊富です。オートメーションおよびエレクトロニクスの分野で、自社の PLC を製造していない企業は 1 社もありません。それにもかかわらず、すべての PLC は、共通のアーキテクチャと外部デバイスを接続するためのインターフェイスの標準化によって統合されています。
現在の世界最大の PLC メーカーは、Siemens AG、Allen-Bradley、Rockwell Automation、Schneider Electric、Omron、Micubichi、Lovato です。 PLC は、ロシアの企業 Kontar LLC、Oven、Kontel LLC、Segnetiks、Fastwel Group、Tecon など、他の多くのメーカーによって製造されています。
SIMATIC S7 シリーズのシーメンス プログラマブル コントローラー
標準モノブロックのPLCの外観例を図に示します。これらは、OWEN (ロシア) の PLC と 9 Siemens (ドイツ) の PLC です。電源、センサー、アクチュエーターを接続するためのコネクターはボックスの両側にあります。
プログラマブル ロジック コントローラー OWEN (ロシア) の PLC 63 および Siemens (ドイツ) の PLC
入出力には、ディスクリート、アナログ、ユニバーサル、専用、インターフェイスのタイプがあります。
通常、ディスクリート入力は、「アクティブ - パッシブ」または「オン - オフ」の 2 つの状態になるセンサーを接続するために使用されます。ディスクリート入力を使用して、ボタン、スイッチ、リミット スイッチ、サーモスタット、その他の機器を接続できます。
コントローラ TAn のディスクリート入力は通常、+24 V DC レベルの標準信号を受け入れるように計算されます。単一デジタル入力の標準的な電流値 (+24 V 入力電圧の場合) は約 10 mA です。
PLC ディスクリート出力は、ディスクリート入力として電気パラメータを含む出力信号を生成するために使用されます。これらは通常、ドライブのオンまたはオフのスイッチを制御するために使用されます。
GOST IEC 61131-2-2012 (導入日 2014-07-01) によれば、アナログ入力は、プログラマブル コントローラー システムでの操作のために連続信号を離散 2 進数に変換するデバイスです。
アナログ入力の場合、最も一般的な標準 DC 電圧範囲は –10 ～ + 10 V および 0 ～ + 10 V です。電流入力の場合、範囲は 0 ～ 20 mA および 4 ～ 20 mA です。
アナログ入力により、アナログ センサーを PLC に接続できます。
GOST 61131-2-2012 (導入日 2014-07-01) に従って、アナログ出力は 2 進数をアナログ信号に変換するデバイスです。
PLC には、持続時間測定、エッジ固定、パルスカウント、およびモーター制御を可能にする特殊な I/O を装備することができます。
これらの入出力の数は、PLC に基づいてオートメーション システムを作成する場合、PLC の機能を決定する主な要素です。
PLC出力と外部機器の接続
設計と取り付け方法により、PLC ハウジングには 4 つのバージョンがあります。
- DIN レールに取り付けるためのハウジング。
- 壁取り付け用のハウジング。
- パネルバージョン。
- 組み込みモジュラー システム用のオープン フレーム設計。
DIN レール取り付けハウジングは、PLC を制御盤パネルに取り付けるように設計されており、標準 DIN レールに固定するための特別なスプリング ロックが付いています。
壁掛けケースは通常、防塵・防湿基準に従って製造されており、電源と信号の両方の外部電線を接続するための密封シールが組み込まれています。
PLC のパネル バージョンは、PLC がオートメーション キャビネットの入口ドアに設置されている場合に使用されます。パネル PLC には通常、自動プロセス ラインまたはローカル オートメーション システムのニーモニック ダイアグラムを表示するタッチ スクリーン ディスプレイが搭載されており、オペレータが制御パラメータを入力するために使用されます。
オープンフレーム PLC は、組み込み (オンボード) オートメーション システムの作成に使用されます。この場合、PLC は、外部デバイスを接続するための一連のコネクタと、他のボードに接続するための留め具を備えたプリント基板です。
コネクタは、ねじクランプの下で PLC に接続されたワイヤで作成することも、取り外し可能にすることもできます。後者は、PLC を交換する場合など、メンテナンスにおいて明らかに有利です。この場合、ワイヤの接続を混同することは不可能です。ただし、二重コネクタを使用すると PLC のコストが増加するため、メーカーは PLC で取り外し可能なコネクタではなく、ワイヤのネジ接続を使用することが多くなります。
モノブロック PLC には通常、制御キャビネットのフロント パネルに内蔵ディスプレイまたはリモート ディスプレイが取り付けられています。グラフィック、合成、または感覚的なものにすることができます。
以下の図は、制御アルゴリズムのパラメータをローカルに設定するために使用される LCD ディスプレイとキーボードを内蔵した PLC を示しています。
PLC コネクタの接点により、PLC ユーザーはさまざまなタイプのセンサー (アナログ、ディスクリート、アクチュエーター、I/O デバイスなど) を接続できるようになります。
さらに、PLC には、有線、無線、インターネットなどのさまざまな種類の通信チャネルを使用して分散オートメーション システムを実装するためのツール用の標準インターフェイスのセットがあります。
プログラマブル ロジック コントローラーは、さまざまな目的の自動化キャビネット (またはパネル) を製造するための基礎です。
キャビネットパネルへの自動化要素の取り付けは、システムごとに個別に仕様に従って開発された電気回路設計に従って実行されます。
自動化キャビネット設置技術は、配電ボックス内の電源線と信号線の個別の配線 (たとえば、取り付けパネルに対して右側のボックスに電源線、左側のボックスに信号線)、ワイヤの必須マーキングを提供します。プロジェクトに接続し、特別な端子を使用してワイヤの端を圧着します。
オートメーションキャビネットには、内部温度制御を提供するエアコンまたはヒーターが組み込まれている場合があります。
PLCベースのオートメーションキャビネット
最新のほとんどすべての PLC には、110 ～ 265 ボルトの AC 電圧範囲の外部電源 (AD-DC 電圧コンバータ) または DC 電源 (DC-DC 電圧コンバータ) から電力を供給するスイッチング電源が内蔵されています。
スイッチング電源には、短絡、過熱、過負荷などの自動保護機能が多数組み込まれています。
一般的な PLC 電源接続には、事前にサージ抑制フィルタが必要です。パルス電源の選択は、必要なエネルギー消費量の値と公称電力の必要な出力値に従って行われます。
事故や故障により入力電圧の主電源がオフになった場合でも、無停電電源装置によってデバイスやシステムの動作や適切なシャットダウンが保証されます。
PLCの保護等級はIPマーク(Ingress Protection Rating)で暗号化されています。 IP は文字通り、侵入保護等級と訳されます。現在、これは外部環境の影響から機器を保護するための最も一般的な指定システムです。これは、塵や水などのさまざまな物理粒子の機器への侵入に対する保護を幾何学的寸法で示すために使用されます。
PLC エンクロージャ、およびそれらが設置されるキャビネットやパネルには、ある程度の保護が施されている場合があります。
自動化キャビネットおよびパネルへの特定のプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) の設置と接続は、製造元の指示に従って行う必要があります。
プログラマブル ロジック コントローラーを備えた自動化パネルの写真:
